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【摘 要】随着科学技术的发展，我国的电网建设越来越多，微电网技术得到了快速发展。一定区域范围内的多个微电网能够互联互供满足区域供电需求，催生了多微电网系统的发展。多微电网系统是微电网的延伸和深化，对多微电网系统进行合理有效的管理成为解决微电网规模化运行的关键问题。多微电网存在着较多的分布式电源，风、光出力的不确定性也将影响到多微电网的运行。引入了考虑风、光不确定性的微电网能量管理系统鲁棒优化模型。通过列约束生成算法（C&CG）对双层鲁棒优化问题进行求解。通过算例仿真，验证了所提微电网互联系统能量管理方法的有效性。
【关键词】多微电网；能量管理；不确定性；双层优化；鲁棒优化
引言
网络通信技术作为信息交换技术的重要基础，已经将人与人的通信发展到了人与物以及物与物之间的通信，并逐渐趋向于从纵向的局部物与物互联转变为通过物联网横向的跨地区，跨应用之间的联接。而物联网中的庞大的数据信息处理则就要依靠强大的云计算服务。云计算充分利用了互联网的数据高速传输的特性，将原有个人计算机或服务器完成的数据处理过程转移到与互联网互相连接的网上计算机集群中，从而使得超级计算能力通过互联网自由流通成为可能。
1多微电网互联系统的结构
多微电网系统主要由以下各单元组成。1）分布式发电单元（DG）。多微电网系统中的分布式电源通常是可再生能源，如：风力发电、光伏发电。在研究过程中需要考虑到其不确定性对系统运行的影响。2）负荷。负荷在不同的场景中存在着波动变化。在考虑负荷模型时，需要在基于预测值的基础上，考虑其随机波动。3）储能系统。在多微电网系统中，储能系统承担着削峰填谷，平抑波动的任务。为了提高储能系统的经济性，需要采用合理有效的能量管理方法，减少储能的寿命损耗。同时，各个微电网间的储能系统应该协同运行，以实现多微电网系统间稳定及经济运行。4）柴油发电机。多微电网系统处于并网运行模式时，柴油发电机通常作为备用电源，用来提高系统供电可靠性；处于离网状态时，柴油发电机能够稳定供电，以平抑风、光发电不确定性带来的影响。
2涉及到的关键技术
（1）Radio Frequency Identification
RFID具有高速移动读写、读写距离远、信息容量大、能全方位穿透性读取、在恶劣环境下仍可读取、可同时识别多个对象等特点，因此被认为是当前最有发展前途的信息技术。RFID良好的功能特性，满足了当今社会经济发展对商品的高效处理。作为快速、实时、准确采集与处理信息的的高新技术，目前被广泛应用于生产、零售、物流各个行业，并逐漸成为实现企业管理信息化、增强企业核心竞争力不可或缺的技术工具和手段。
（2）无线传输技术
短距离的无线通信就非常适合感知延伸组网和应用这一特性。目前，主流的低功耗短距离的无线通信技术主要包括Zigbee，Wi-Fi等技术。Zigbee是一种新兴的短距离无线通信技术，由于其通信速率较低，通信范围小，因此适用于数据流量较小的业务，普遍应用于自动控制、传感、和远程控制等领域。Zigbee之所以能在这些领域得到广泛应用，是因为其具备低功耗、低成本、近距离、延时短、高容量、安全系数高等优点。Wi-Fi是一种将个人电脑、手持终端设备以无线方式接入互联网的技术。它为用户提供了无线的宽带互联网访问，能够使用户在家中、办公室以及旅途中自由的访问电子邮件、web以及流媒体。
（3）传感网
传感网由大量部署在作用区域内具有无线通信与计算能力的微小传感器节点，通过自组织方式构成自主完成指定任务的分布式、智能化网络系统。能够实现对任意地点信息在任意时间的采集，处理和分析。这其中包括了无线传感器接入技术、无线传感网路由技术、无线传感网拓扑控制技术等。
（4）云计算
1）分布式数据存储技术。分布式数据存储技术是指在对云存储中的不同存储设备、应用程序以及服务中运用网格存储技术、分布式文件系统等多种技术实现云存储中的数据存储。2）存储加密技术。云存储中的存储加密技术主要包括以下四种：①全盘加密技术：对所有的实时传输数据进行加密的技术；②虚拟磁盘加密技术：在存放数据前首先建立起一个加密的磁盘空间，通过这个加密的磁盘空间来实现对数据加密；③卷加密技术：指对卷上所有数据进行加密的技术；④文件与目录加密技术：指对单个或者多个的文件以及目录进行加密的技术。通过以上数据加密技术，充分保护了企业生产的数据安全。3）重复数据删除技术。此技术是指通过删除运算，消除云存储数据中的冗余文件、数据块或字节信息，以保证这些数据在云存储系统中是唯一的。4）虚拟化技术。虚拟化技术成功的将应用软件与底层硬件隔离开来，这种隔离包括两种模式：一、将单独的一个资源划分为多个虚拟资源的分裂模式；二、将多个有效资源整合成一个虚拟资源的聚合模式。虚拟化技术根据应用对象的不同又可划分为多种不同的技术，包括虚拟化数据存储技术、虚拟化计算技术、虚拟化网络技术等等。虚拟化计算技术根据应用对象级的不同又可分为系统级虚拟化、应用级虚拟化和桌面虚拟化。
3多微电网互联系统能量管理分析
基于微电网能量管理模型，对微电网进行仿真计算，首先分析各个微电网未组成互联系统运行时的成本费用。通过图1可知：微电网M1配置的风机、光伏容量较高，发电量最大，与此同时，M1微电网作为负荷中心网，也具有最大的负荷量。M1微电网在时段7到时段40，时段61到时段88内可再生能源发电量小于负荷，总计56时段。根据其他发电单元的经济性，微电网将优先开启储能以弥补发电不足，其次，微电网将通过电网购电来弥补功率缺额，但由于微电网需要具有一定的自治性，所以通过电网的购电量需要小于限制值。柴油发电机通常为备用电源，具有最差的经济性，因此最后开启。M2微电网的具有较小的负荷容量，可再生能源将发电量也只在时段66到时段73，时段82到时段87小于负荷，发电量最小值为-11，通过开启储能和购电即能平抑。由于M2微电网净发电量较大，因此能够通过售电获得收益，运行费用为负。根据表1的结果可知，微电网M1在一些时刻净发电量为负，需要通过购电来弥补不足，而微电网M2的净发电量则在大多数时刻为正，并能够通过售电获取收益。M1微电网在80个调度时间段内，均需要通过电网购电来满足微电网内的可再生能源发电不足量。而M2微电网在78个调度时间段内通过电网出售微电网可再生能源的过剩电量。根据微电网的净发电量信息可以认为上述两个微电网具备有形成互联系统，进行互供互济的条件。
结语
综上所述，通过优化微电网之间的能量交互，提高整个微电网的经济性，使得收益最大化。基于双层能量管理优化模型，通过列约束生成算法（C&CG）对微电网的双层鲁棒优化进行了求解，得到微电网间的功率最优交互。通过仿真算例，验证了多微电网互联系统的可行性和有效性，并讨论分析了微电网系统中可再生能源发电的不确定性情况。结果表明，可再生能源出力的不确定性会导致系统的运行费用增加，而通过多微电网互联，能够有效降低不确定性给系统带来的影响。
参考文献：
[1]白建华，辛颂旭，刘俊，等.中国实现高比例可再生能源发展路径研究[J].中国电机工程学报，2015，35（14）：3699-3705.
[2]刘舒，李正力，王翼，等.含分布式发电的微电网中储能装置容量优化配置[J].电力系统保护与控制，2016，44（3）：78-84.
（作者单位：天津天大求实电力新技术股份有限公司）
【关键词】多微电网；能量管理；不确定性；双层优化；鲁棒优化
引言
网络通信技术作为信息交换技术的重要基础，已经将人与人的通信发展到了人与物以及物与物之间的通信，并逐渐趋向于从纵向的局部物与物互联转变为通过物联网横向的跨地区，跨应用之间的联接。而物联网中的庞大的数据信息处理则就要依靠强大的云计算服务。云计算充分利用了互联网的数据高速传输的特性，将原有个人计算机或服务器完成的数据处理过程转移到与互联网互相连接的网上计算机集群中，从而使得超级计算能力通过互联网自由流通成为可能。
1多微电网互联系统的结构
多微电网系统主要由以下各单元组成。1）分布式发电单元（DG）。多微电网系统中的分布式电源通常是可再生能源，如：风力发电、光伏发电。在研究过程中需要考虑到其不确定性对系统运行的影响。2）负荷。负荷在不同的场景中存在着波动变化。在考虑负荷模型时，需要在基于预测值的基础上，考虑其随机波动。3）储能系统。在多微电网系统中，储能系统承担着削峰填谷，平抑波动的任务。为了提高储能系统的经济性，需要采用合理有效的能量管理方法，减少储能的寿命损耗。同时，各个微电网间的储能系统应该协同运行，以实现多微电网系统间稳定及经济运行。4）柴油发电机。多微电网系统处于并网运行模式时，柴油发电机通常作为备用电源，用来提高系统供电可靠性；处于离网状态时，柴油发电机能够稳定供电，以平抑风、光发电不确定性带来的影响。
2涉及到的关键技术
（1）Radio Frequency Identification
RFID具有高速移动读写、读写距离远、信息容量大、能全方位穿透性读取、在恶劣环境下仍可读取、可同时识别多个对象等特点，因此被认为是当前最有发展前途的信息技术。RFID良好的功能特性，满足了当今社会经济发展对商品的高效处理。作为快速、实时、准确采集与处理信息的的高新技术，目前被广泛应用于生产、零售、物流各个行业，并逐漸成为实现企业管理信息化、增强企业核心竞争力不可或缺的技术工具和手段。
（2）无线传输技术
短距离的无线通信就非常适合感知延伸组网和应用这一特性。目前，主流的低功耗短距离的无线通信技术主要包括Zigbee，Wi-Fi等技术。Zigbee是一种新兴的短距离无线通信技术，由于其通信速率较低，通信范围小，因此适用于数据流量较小的业务，普遍应用于自动控制、传感、和远程控制等领域。Zigbee之所以能在这些领域得到广泛应用，是因为其具备低功耗、低成本、近距离、延时短、高容量、安全系数高等优点。Wi-Fi是一种将个人电脑、手持终端设备以无线方式接入互联网的技术。它为用户提供了无线的宽带互联网访问，能够使用户在家中、办公室以及旅途中自由的访问电子邮件、web以及流媒体。
（3）传感网
传感网由大量部署在作用区域内具有无线通信与计算能力的微小传感器节点，通过自组织方式构成自主完成指定任务的分布式、智能化网络系统。能够实现对任意地点信息在任意时间的采集，处理和分析。这其中包括了无线传感器接入技术、无线传感网路由技术、无线传感网拓扑控制技术等。
（4）云计算
1）分布式数据存储技术。分布式数据存储技术是指在对云存储中的不同存储设备、应用程序以及服务中运用网格存储技术、分布式文件系统等多种技术实现云存储中的数据存储。2）存储加密技术。云存储中的存储加密技术主要包括以下四种：①全盘加密技术：对所有的实时传输数据进行加密的技术；②虚拟磁盘加密技术：在存放数据前首先建立起一个加密的磁盘空间，通过这个加密的磁盘空间来实现对数据加密；③卷加密技术：指对卷上所有数据进行加密的技术；④文件与目录加密技术：指对单个或者多个的文件以及目录进行加密的技术。通过以上数据加密技术，充分保护了企业生产的数据安全。3）重复数据删除技术。此技术是指通过删除运算，消除云存储数据中的冗余文件、数据块或字节信息，以保证这些数据在云存储系统中是唯一的。4）虚拟化技术。虚拟化技术成功的将应用软件与底层硬件隔离开来，这种隔离包括两种模式：一、将单独的一个资源划分为多个虚拟资源的分裂模式；二、将多个有效资源整合成一个虚拟资源的聚合模式。虚拟化技术根据应用对象的不同又可划分为多种不同的技术，包括虚拟化数据存储技术、虚拟化计算技术、虚拟化网络技术等等。虚拟化计算技术根据应用对象级的不同又可分为系统级虚拟化、应用级虚拟化和桌面虚拟化。
3多微电网互联系统能量管理分析
基于微电网能量管理模型，对微电网进行仿真计算，首先分析各个微电网未组成互联系统运行时的成本费用。通过图1可知：微电网M1配置的风机、光伏容量较高，发电量最大，与此同时，M1微电网作为负荷中心网，也具有最大的负荷量。M1微电网在时段7到时段40，时段61到时段88内可再生能源发电量小于负荷，总计56时段。根据其他发电单元的经济性，微电网将优先开启储能以弥补发电不足，其次，微电网将通过电网购电来弥补功率缺额，但由于微电网需要具有一定的自治性，所以通过电网的购电量需要小于限制值。柴油发电机通常为备用电源，具有最差的经济性，因此最后开启。M2微电网的具有较小的负荷容量，可再生能源将发电量也只在时段66到时段73，时段82到时段87小于负荷，发电量最小值为-11，通过开启储能和购电即能平抑。由于M2微电网净发电量较大，因此能够通过售电获得收益，运行费用为负。根据表1的结果可知，微电网M1在一些时刻净发电量为负，需要通过购电来弥补不足，而微电网M2的净发电量则在大多数时刻为正，并能够通过售电获取收益。M1微电网在80个调度时间段内，均需要通过电网购电来满足微电网内的可再生能源发电不足量。而M2微电网在78个调度时间段内通过电网出售微电网可再生能源的过剩电量。根据微电网的净发电量信息可以认为上述两个微电网具备有形成互联系统，进行互供互济的条件。
结语
综上所述，通过优化微电网之间的能量交互，提高整个微电网的经济性，使得收益最大化。基于双层能量管理优化模型，通过列约束生成算法（C&CG）对微电网的双层鲁棒优化进行了求解，得到微电网间的功率最优交互。通过仿真算例，验证了多微电网互联系统的可行性和有效性，并讨论分析了微电网系统中可再生能源发电的不确定性情况。结果表明，可再生能源出力的不确定性会导致系统的运行费用增加，而通过多微电网互联，能够有效降低不确定性给系统带来的影响。
参考文献：
[1]白建华，辛颂旭，刘俊，等.中国实现高比例可再生能源发展路径研究[J].中国电机工程学报，2015，35（14）：3699-3705.
[2]刘舒，李正力，王翼，等.含分布式发电的微电网中储能装置容量优化配置[J].电力系统保护与控制，2016，44（3）：78-84.
（作者单位：天津天大求实电力新技术股份有限公司）